[发明专利]一种海水直接制氢装置及方法

说明书

本发明公开了一种海水直接制氢装置及方法，其中，该装置包括：海水侧腔体、电解侧腔体、阴极电解层和阳极电解层；海水侧腔体上设有海水入水口和海水出水口，海水侧腔体内设有海水槽，海水槽与海水入水口和海水出水口相连通；电解侧腔体与海水侧腔体相连接，电解侧腔体内设有电解槽，电解槽与海水槽之间设有疏水膜；阴极电解层设于电解侧腔体中，且阴极电解层的部分设于电解槽内；阳极电解层设于电解侧腔体中，且阳极电解层的部分位于电解槽内，阳极电解层和阴极电解层之间设有亲水膜；其中，电解侧腔体上设有氢气出口和氧气出口。本发明通过将海水淡化和水电解制氢技术相结合，实现了海水直接制取氢气的目标，解决了海水制氢成本高的问题。

技术领域

本发明涉及能源技术领域，特别涉及一种海水直接制氢装置及方法。

背景技术

氢气被认为是一种最理想的清洁能源。水电解制氢是能经由零碳途径产生清洁能源——氢气的一种制氢方法，该方法产氢过程简单、无有毒害副产物、产氢纯度高。但由于该方法使用纯水配制电解液，需要消耗大量电能和热能以及电解效率低，使得制氢成本居高不下，进而导致水电解制氢的商业化发展受到了阻碍。

海水是地球上十分丰富的可再生资源之一，据统计，海水占全球水总存储量达96.5％，而淡水资源却十分有限，因此若能实现海水电解制取氢气，就能从淡化水这一方面减少成本、降低能耗。然而海水中存在大量的Mg²⁺、Ca²⁺和Cl^-等杂质离子，直接电解海水会使电解槽产生Mg(OH)₂、Ca(OH)₂沉淀，以及有害气体Cl₂，严重污染了电解槽和电极，使得电解效率逐渐降低，也无法得到纯净的氢气。因此要实现海水制氢，需要先将海水做淡化处理，使淡化后的水达到电解要求，再进一步对淡化后的水进行电解。

常用的海水淡化方法有蒸馏法、电渗析法和反渗透法。通过这些方法，人们能生产较高纯度的淡水。但是这些方法涉及的淡化设备昂贵，淡化工艺流程复杂，同时也会消耗大量的热能、电能和机械能。因此若使用常规的方法淡化海水去制取氢气，将无法降低制氢成本，不利于海水制氢技术的发展。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种海水直接制氢装置及方法，旨在解决现有技术中海水制氢成本高的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种海水直接制氢装置，其中，所述海水直接制氢装置包括：

海水侧腔体，所述海水侧腔体上设有海水入水口和海水出水口，所述海水侧腔体内设有海水槽，所述海水槽与所述海水入水口和海水出水口相连通；

电解侧腔体，所述电解侧腔体与所述海水侧腔体相连接，所述电解侧腔体内设有用于放置电解液的电解槽，所述电解槽与所述海水槽之间设有用于隔开所述海水槽和电解槽的疏水膜；

阴极电解层，所述阴极电解层设于所述电解侧腔体中，且所述阴极电解层的部分设于所述电解槽内；

阳极电解层，所述阳极电解层设于所述电解侧腔体中，且所述阳极电解层的部分位于所述电解槽内，所述阳极电解层和所述阴极电解层之间设有用于隔绝气体的亲水膜；

其中，所述电解侧腔体靠近所述阴极电解层的侧面上设有与所述电解槽相连通的氢气出口，所述电解侧腔体靠近所述阳极电解层的侧面上设有与所述电解槽相连通的氧气出口。

作为进一步的改进技术方案，所述海水侧腔体包括：

海水侧盖体，所述海水侧盖体上开设有所述海水入水口和海水出水口；